京大、無機化合物である岩塩型構造と蛍石型構造の共存と制御に成功

京都大学(京大)などは、NaClに代表される岩塩型構造とCaF₂に代表される蛍石型構造という2つの無機固体における基本構造の共存と制御を達成したことを発表した。

同成果は京都大学大学院工学研究科の加藤大地助教、阿部竜同教授、陰山洋同教授、東京工業大学理学院化学系の八島正知教授、藤井孝太郎同助教、大阪大学大学院工学研究科の佐伯昭紀教授、東北大学大学院工学研究科の高村仁教授、及川格助教らの共同研究グループによるもの。詳細は、国際学術誌「Advanced Functional Materials」(オンライン版)に掲載された。

これまでの研究では、2つの基本構造をベースに、さまざまな層状物質が開発されてきた。例えば高温超電導材料として知られるLa₂CUO₄は岩塩層のLa₂O₂層とCuO₂層で構成されているほか、水分解光触媒として知られるBi₂YO₄Clは、蛍石層Bi₂YO₄層とCl層で構成されていることが知られている。

無機固体における岩塩構造と蛍石構造のイメージ (資料提供:京大)

今回の研究で用いられた酸塩化物光触媒Bi₁₂O₁₇C_l2は可視光応答型光触媒として多数の研究成果が報告されているが、1983年に報告されて以降、結晶構造は未解明のままであったという。

そこで、研究チームではさまざまな手法を組み合わせた構造解析を実施。その結果、波打ったBi₆O_8.5層を確認したほか、岩塩構造(蛍石+岩塩ブロック)であるBiO_2.25と蛍石構造(蛍石ブロック)であるBi₂O₂が共存していることも確認したとする。これまで両者の構造が共存している材料は発見されていなかったという。